Технологический прогон цифровых устройств релейной защиты

Для обеспечения надежности выпускаемых изделий в процессе их изготовления предусматривают технологический прогон (далее ТП), во время которого изделие работает в соответствии с его назначением.

Этап ТП для изделий бытового назначения регламентирован в стандарте¹, но многие предприятия^{[1] [2]}, выпускающие специальные изделия, также включают этап технологического прогона в производственный процесс.

Как правило, ТП цифровых устройств осуществляют при повышенной температуре окружающей среды, что позволяет ускорить выявление скрытых дефектов.

Наблюдение за изделиями во время проведения ТП позволяет оценить некоторые показатели надежности изделий [32].

При выборе плана испытаний необходимо учитывать, что продолжительность испытаний Т каждого изделия задан в технологической инструкции по выполнению этапа ТП, а объем выборки N - планом выпуска изделий. Также необходимо учитывать, что все изделия, проходящие ТП, отнесены к восстанавливаемым, ведь после обнаружения дефекта изделие ремонтируют.

Таблица 10

План испытаний на этапе ТП

Все сказанное обусловило выбор плана испытаний [NMT], рекомендованный стандартом [24] для восстанавливаемых изделий.

Буквы в обозначении плана указывают степень и характер восстановления изделия по время испытаний:

• - М - объекты, восстанавливаемые во время испытаний;
• - N - объем выборки;
• - Г - время испытаний.

В качестве основной экспериментальной исходной информации для оценки показателей надежности используются данные о наработке и отказах изделий, полученные на этапе ТП.

В связи с тем, что перед началом испытаний неизвестен закон распределения отказов, показатель надежности оценивается с помощью непараметрического метода и непосредственной оценкой показателей надежности.

Такая оценка показателей надежности допустима потому, что все оцениваемые изделия находятся в одинаковых условиях при проведении этапа ТП, а номенклатура показателей надежности всех изделий, выпускаемых НТЦ «Механотрони- ка», полностью совпадают.

По результатам наблюдений все проверенные на этапе ТП за этот период изделия были разделены на две большие группы. В первую группу включены блоки типов В и ?, которые отвечают двум требованиям:

• - в изделиях не было обнаружено ни одного дефекта в период ТП;
• - в изделиях использованы модули, не применяемые в изделиях других типов.

Определим суммарную наработку этих блоков на этапе ТП за прошедший период, учитывая, что через некоторый промежуток времени после начала наблюдений произошло сокращение продолжительности ТП изделий типа Е до 72 часов, а типа В - до 48 часов.

Таблица 11

Изделия, в которых не было выявлено дефектов во время ТП

Информация по этим блокам сведена в табл. 11, где в числителе приведена информация о количестве блоков, проходивших этап ТП в данный промежуток времени. Цифра 0 в знаменателе говорит об отсутствии в изделиях дефектов, выявленных на этом этапе.

Наблюдения за работой изделий на этапе ТП позволяют утверждать, что суммарная наработка на отказ всех изделий типа В составила не менее 38016 ч, что превосходит указанное в технических условиях значение этой величины.

За указанный период времени не было выявлено ни одного отказа в этих изделиях.

Из-за небольшой программы выпуска изделий типа Е их суммарная наработка не достигла значения, указанного в технических условиях. Но отказов изделий этого типа также не было выявлено.

Вторая группа составлена из изделий, в которые вошли устройства несколько типов.

Главное отличие изделий, объединенных в эту группу, - во время проведения этапа ТП в изделиях был обнаружен хотя бы один дефект. Информация по количеству изделий и их наработке на этапе ТП сведена в табл. 12. В числителе приведено количество блоков, проходивших ТП в данный промежуток времени, а в знаменателе - количество выявленных на этапе ТП дефектов.

Изделия типов А и Ж собирают из однотипных модулей, поэтому при оценке их показателей надежности они рассматривались как одно изделие типа АЖ.

Изделия типа Б независимо от исполнения собирают из однотипных модулей, конструкция которых отличается от модулей, используемых в изделиях АЖ.

Таблица 12

Изделия, в которых были выявлены дефекты на этапе ТП

Изделия типа Д отличаются тем, что в них не применяют модули, используемые в изделиях типов АЖ и Б.

Согласно данным, приведенным табл. 12, в изделиях типа АЖ на этапе ТП за весь период наблюдений выявлено 3 отказа, в том числе:

• - модуля пульта;
• - выходного реле;
• - одной из клавиш.

Реле и модуль пульта были заменены на исправные. Причиной отказа клавиши (внешнее проявление - устройство не реагировало на нажатие на клавишу) послужило попадание влагозащитного покрытия на соединитель, через который проходит сигнал от клавиши на блок.

Согласно информации, приведенной в табл. 12, суммарная наработка изделий типа АЖ всех исполнений на этапе ТП, составила:

При таком значении суммарной наработки Г_У1 интенсивность отказов изделий типа АЖ составит:

Средняя наработка на один отказ:

Значение средней наработки на отказ Г_1ср получилось несколько меньше, чем определенное по результатам эксплуатации (100000 ч).

Процентная доля отказов для изделий типа АЖ всех исполнений, прошедших ТП, равна:

Согласно данным табл. 2, в изделиях типа Б на этапе ТП за весь период наблюдений выявлено 2 дефекта, в том числе:

• - непропай вывода трансформатора;
• - неправильная установка конденсатора при ручном монтаже (несоблюдение полярности).

В связи с тем, что в период наблюдений произошло сокращение продолжительности испытаний на этапе ТП с 96 до 72 ч, суммарная наработка изделий типа Б на этапе ТП составила:

Так как на этапе ТП изделий типа Б произошло только два отказа, то средняя наработка на отказ для этих изделий составила:

Суммарной наработке Г_У2 соответствует такая оценка интенсивности отказов изделий типа Б:

Процентная доля отказов для изделий типа Б всех исполнений, прошедших ТП, составляет:

Суммарная наработка изделий типа В на этапе ТП составила:

Отсутствие отказов на этапе ТП не позволяет сделать таких оценок, как это сделано для изделий типов АЖ и Б. Единственный вывод, который можно сделать по результатам наблюдений - суммарная наработка на отказ изделий типа В не менее 38000 ч.

Суммарная наработка изделий типа Л на этапе ТП:

Согласно данным, приведенным в табл. 2, в изделиях типа Л на этапе ТП за весь период наблюдений выявлено 3 отказа, в том числе:

• - конденсатора;
• - дисплея (2 случая).

Поэтому при суммарной наработке 7^=13536 ч интенсивность отказов изделий типа Л составит:

Средняя наработка на один отказ изделий типа Л составила:

Процентная доля отказов для изделий типа Л всех исполнений, прошедших ТП, составляет:

)

Суммарная наработка изделий типа Е на этапе ТП составила:

Отсутствие отказов изделий типа Е на этапе ТП не позволяет сделать таких оценок, как это сделано выше для изделий типов АЖ, Б и Л

Единственный вывод, который можно сделать - суммарная наработка на отказ изделий типа Е за период наблюдения составила не менее 3816 ч, что обусловлено небольшим количеством изделий данного типа, испытанных на этапе ТП.

Результаты проведенных расчетов сведены в табл. 13.

Следует отметить, что небольшая программа выпуска ряда изделий и отсутствие отказов во время этапа ТП, в особенТаблица 13

Оценка показателей надежности на этапе ТП

ности изделий типов В и Е, не позволяет произвести оценку некоторых характеристик, поэтому в некоторых строках табл. 13 поставлен прочерк.

По данным, приведенным в табл. 13, построены диаграммы (рис. 45), наглядно иллюстрирующие некоторые характеристики надежности разных изделий.

Во время наблюдений за изделиями, проходящими этап ТП, особое внимание было уделено определению времени обнаружения дефекта. С этой целью осмотр изделий после установки на стенд ТП в первые сутки проводился через 1 ч после включения, а затем через каждые 2 ч после включения. Во вторые и последующие сутки наблюдения проводились каждые 2 ч. Во вторую смену и в выходные дни наблюдения за работой изделий не проводились.

В результате наблюдения было установлено, что 8 дефектов (см. табл. 13) по времени их выявления от начала этапа ТП распределялись следующим образом:

• - 3 дефекта были выявлены через 1 ч;
• - 2 дефекта были выявлены через 2 ч;

Рис. 45. Расчетные и экспериментальные оценки показателей надежности

• - 2 дефекта были выявлены через 4 ч;
• - 1 дефект был выявлен через 30 ч.

Небольшое количество дефектов и различный их характер не позволяют отнести их к приработочным

Ведь три дефекта из восьми вызваны ошибками исполнителей - неправильной установкой элемента, несоблюдением режима пайки, небрежностью при нанесении влагозащитного покрытия.

Поэтому определение продолжительности этапа ТП по методикам, рекомендованным стандартом ГОСТ 23502-79, не проводилось.

Новые значения продолжительности этапа для изделий разных типов были определены на основе информации, полученной от эксплуатирующих предприятий [11, 13].

Отсутствие претензий от эксплуатирующих организаций и дефектов на всех этапах производства изделий типа В позволило предложить радикальное сокращение продолжительности их испытаний на этапе ТП до 24 ч.

Из-за наличия единичных претензий от эксплуатирующих организаций и выявления одного дефекта после 30 ч испытаний на этапе ТП, было предложено сократить продолжительность этапа ТП изделий типов Б, Д, Е до 48 ч.

В связи со значительным расширением объема производства изделий типа АЖ и сменой контрагента, поставляющего основные модули данных изделий, продолжительность этапа ТП оставлена прежней - 96 ч.

Оценим экономию, которая будет получена в результате такого сокращения длительности ТП для выборки из 4253 изделий (см. табл. 12, 13).

Суммарная продолжительность пребывания всех 4253 изделий на стенде во время проведения этапа ТП при стандартной продолжительности прогона Т=96 ч составила бы:

Фактически же для ТП этого числа изделий потребовалось (41382+349752)=391134 ч. Таким образом, экономия времени составила:

Рис. 46. Цифровые устройства на испытательном стенде ТП:

1,2- жгуты, соединяющие входы и выходы устройства

За данный промежуток времени в зависимости от продолжительности ТП можно дополнительно испытать не менее:

• - 170 изделий (при продолжительности ТП 96 ч);
• - 238 изделий (то же, 72 ч);
• - 357 изделий (то же, 48 ч).

На этапе ТП в цифровые устройства релейной защиты устанавливают специальные технологические программы, обеспечивающие подачу сигналов с выходов устройств на их входы (рис. 46), что позволяет имитировать работу входных ячеек, выходных реле и других элементов устройства. Для «усиления» воздействия внешних факторов ТП проводят при повышенной температуре окружающей среды.

Для обеспечения непрерывного контроля за состоянием изделий, проходящих этап ТП, разработана и внедрена программа наблюдения за изделиями, рассчитанная на применение многопортовых интеллектуальных плат RS-232/422, обеспечивающих установку до 128 последовательных портов в один компьютер и не требующих организации сети (рис. 47).

Переход на программный контроль блоков, находящихся на стенде ТП, позволяет не только задавать необходимую частоту опроса блока, но и фиксировать результаты опроса, а также хранить их в виде электронного файла, освобождая исполнителя от необходимости вести записи параметров.

Для того, чтобы не загружать исполнителей вводом сетевого номера блока и не организовывать на стенде ТП сеть

Рис. 47. Дополнительное оборудование для стенда ТП

АСУ через порты RS-485 или ВОЛС (в зависимости от исполнения блока), на стенде использованы многопортовые интеллектуальные платы RS-232/422 производства Моха Technologies.

Программа контроля для этапа ТП предусматривает процедуру, исключающую запись сетевого адреса в память блока. После установки на стенде ТП блока и подключения соединителя к порту RS-232 в соответствующем окне программы появляется надпись с просьбой ввести заводской номер блока (рис. 48).

После введения заводского номера окно изменяется и в нем в строке, соответствующей месту установки блока, появляется соответствующая запись (рис. 49). Кроме этого, в строке появляется запись о наличии изменения и времени наработки блока после его подключения.

Рис. 48. Окно для записи сетевого адреса блока

Рис. 49. Запись заводского номера блока в строке сетевого адреса

Рис. 50. Информация о наработке, изменениях и сбоях

После регистрации заводского номера блока программа организует соответствующую страничку, на которой содержится информация о блоке - время, показываемое часами блока, накопительная информация, состояние блока, состояние выключателя, положение выключателя, вид управления, информация по состоянию дискретных входов и выходов и др. Здесь

Рис. 51. Информация, содержащаяся в блокноте

же записана информация о переводе блока в режим дистанционного управления.

Для иллюстрации работы программы принудительно переведем изделие в режим дистанционного управления и выдвинем модуль аналоговых сигналов MAC. После этого в основном окне программы появилась запись о сбое с указанием времени (рис. 50).

При очередном опросе данного блока программа записывает в блокнот соответствующую информация об изменениях, происшедших в блоке, занимающем позицию 3 на стенде ТП (рис. 51).

После установки модуля MAC на место в блокноте будет записана соответствующая информация о новом состоянии блока - блок исправен.

Таким образом, если блок снимали со стенда для ремонта отказавшего модуля, то в блокноте будет зафиксирована соответствующая информация без участия исполнителя.

• [1] ГОСТ 23502-79. Обеспечение надежности на этапе производства. Технологический прогон изделий бытового назначения. М.: Издательство стандартов,1979, 22 с.
• [2] См., например, сайты http://www.avtomatika-d.omskcity.com/Usluge/mo.htm,http://www.zao4c.ru/about/, http://www.trei-gmbh.ru/k5b04.htm